2025年《物质结构与性质》综合测试题及答案

2025年《物质结构与性质》综合测试题及答案一、选择题（每小题3分，共24分。每小题只有一个正确选项）1.基态钒（V）原子的价层电子排布式为（）A.3d³4s²B.3d⁴4s¹C.3d⁵D.4s²4p³2.下列分子中，中心原子采用sp³杂化且分子空间构型为V形的是（）A.BF₃B.H₂OC.NH₃D.CH₄3.已知NCl₃的键角约为107°，而NF₃的键角约为102.5°，其主要原因是（）A.N-F键长小于N-Cl键长，排斥作用更强B.F的电负性大于Cl，吸引孤对电子能力更强，孤对电子对成键电子的排斥减弱C.Cl的原子半径大于F，Cl原子间排斥作用更强D.NCl₃中N的杂化方式与NF₃不同4.下列晶体中，属于原子晶体且含有非极性共价键的是（）A.干冰B.金刚石C.冰D.二氧化硅5.关于氢键的说法，错误的是（）A.邻羟基苯甲酸的熔沸点低于对羟基苯甲酸B.冰的密度小于水与氢键的方向性有关C.氨易溶于水与氨分子和水分子间能形成氢键有关D.HF的热稳定性强于HCl是因为HF分子间存在氢键6.已知MgO、CaO、SrO、BaO的晶格能依次为3791kJ·mol⁻¹、3414kJ·mol⁻¹、3217kJ·mol⁻¹、3041kJ·mol⁻¹，由此可推知它们的熔点由高到低的顺序为（）A.MgO>CaO>SrO>BaOB.BaO>SrO>CaO>MgOC.CaO>MgO>BaO>SrOD.SrO>BaO>MgO>CaO7.某配合物的化学式为[Co(NH₃)₄(H₂O)Cl]Cl₂，下列说法正确的是（）A.中心离子的配位数为4B.外界Cl⁻的数目为2C.配位原子只有N和OD.该配合物中Co的化合价为+28.某金属晶体为面心立方最密堆积（FCC），晶胞参数为apm，金属原子的摩尔质量为Mg·mol⁻¹，阿伏伽德罗常数为Nₐ，则该金属的密度为（）A.(4M)/(Nₐ·a³×10⁻³⁰)g·cm⁻³B.(2M)/(Nₐ·a³×10⁻³⁰)g·cm⁻³C.(M)/(Nₐ·a³×10⁻³⁰)g·cm⁻³D.(8M)/(Nₐ·a³×10⁻³⁰)g·cm⁻³二、填空题（每空2分，共26分）9.（1）基态Ge原子的核外电子排布式为______。（2）比较第一电离能：P______S（填“>”“<”或“=”）。10.（1）SO₃的空间构型为______，中心原子的杂化方式为______。（2）CS₂分子中σ键与π键的数目比为______。11.（1）NaCl晶体中，每个Na⁺周围最近且等距的Cl⁻数目为______。（2）某离子晶体的晶胞结构如图所示（黑球为阳离子，白球为阴离子），则该晶体的化学式为______。12.（1）已知H₃PO₄为三元酸，H₃PO₃为二元酸，原因是______。（2）CuSO₄·5H₂O中存在的作用力有______（填字母）。A.离子键B.共价键C.氢键D.配位键三、简答题（共30分）13.（6分）解释下列现象：（1）CO₂的熔沸点远低于SiO₂；（2）HBr的酸性强于HCl。14.（8分）已知[Fe(H₂O)₆]²⁺为淡绿色，[Fe(CN)₆]⁴⁻为黄色。（1）比较两者中心离子的d轨道分裂能（Δ）大小，并说明理由；（2）推测[Fe(CN)₆]⁴⁻中Fe²⁺的杂化方式及空间构型。15.（8分）金属钛（Ti）的一种晶型为六方最密堆积（HCP），晶胞参数a=b=295pm，c=468pm，晶胞中含2个Ti原子。（1）描述六方最密堆积中原子的堆积方式；（2）计算该晶型Ti的密度（保留两位小数，Nₐ=6.02×10²³mol⁻¹）。16.（8分）某新型半导体材料由Ga和N组成，其晶胞结构与金刚石类似（Ga位于顶点和面心，N位于晶胞内的四个四面体空隙中）。（1）判断该晶体的类型；（2）若晶胞参数为apm，计算Ga-N键的键长；（3）说明该材料能导电的可能原因。四、计算题（共20分）17.（10分）已知金属铜（Cu）为面心立方最密堆积，原子半径r=127.8pm，Nₐ=6.02×10²³mol⁻¹，Cu的摩尔质量M=63.55g·mol⁻¹。（1）计算Cu的晶胞参数a；（2）计算Cu的密度（保留三位有效数字）。18.（10分）某离子晶体的化学式为AB，其中A²⁺的半径为72pm，B²⁻的半径为140pm，晶胞中A²⁺位于体心，B²⁻位于顶点和面心。（1）判断该晶体的晶胞类型；（2）计算晶胞参数a；（3）若实际测得该晶体的密度为3.2g·cm⁻³，计算阿伏伽德罗常数Nₐ（保留两位有效数字）。答案一、选择题1.A2.B3.B4.B5.D6.A7.B8.A二、填空题9.（1）[Ar]3d¹⁰4s²4p²（2）>10.（1）平面三角形；sp²（2）1:111.（1）6（2）AB₂（或B₂A）12.（1）H₃PO₃分子中只有2个-OH，另一个H与P直接相连，不能电离（2）ABCD三、简答题13.（1）CO₂为分子晶体，分子间作用力为范德华力，较弱；SiO₂为原子晶体，共价键强，破坏需更高能量，故熔沸点更高。（2）HBr和HCl均为极性分子，H-Br键长大于H-Cl键长，键能更小，更易电离出H⁺，故酸性更强。14.（1）[Fe(CN)₆]⁴⁻的Δ更大。CN⁻为强场配体，与Fe²⁺的d轨道作用更强，分裂能更大。（2）Fe²⁺的价层电子排布为3d⁶，CN⁻为强场配体，电子发生重排，空出2个3d轨道，与4s、4p轨道形成d²sp³杂化，空间构型为正八面体。15.（1）六方最密堆积为ABAB…堆积方式，第一层（A层）原子紧密排列，第二层（B层）原子填充第一层的空隙，第三层原子与第一层原子位置相同。（2）晶胞体积V=(√3/2)a²c=(√3/2)×(295×10⁻¹⁰cm)²×(468×10⁻¹⁰cm)≈1.79×10⁻²³cm³；密度ρ=(2×47.87g·mol⁻¹)/(6.02×10²³mol⁻¹×1.79×10⁻²³cm³)≈4.50g·cm⁻³。16.（1）原子晶体。（2）Ga位于顶点和面心，N位于四面体空隙，Ga-N键长为晶胞体对角线的1/4，即(√3a)/4pm。（3）可能存在掺杂或晶体缺陷（如空位、间隙原子），产生自由电子或空穴，从而导电。四、计算题17.（1）面心立方晶胞中，原子半径r与晶胞参数a的关系为4r=√2a，故a=4×127.8pm/√2≈361.5pm。（2）晶胞中含4个Cu原子，密度ρ=(4×63.55g·mol⁻¹)/(6.02×10²³mol⁻¹×(361.5×10⁻¹⁰cm)³)≈8.96g·cm⁻³。18.（1）该晶胞中A²⁺数目=1（体心），B²⁻数目=8×1/8+6×1/2=4，化学式为AB，说明晶胞中实际含1个A²⁺和1个B²⁻（可能题目描述为简化晶胞），实际应为体心立方晶胞（A²⁺在体心，B²⁻在顶点，每个晶胞含1个A²⁺和1个B²⁻）。（2）体心立方晶胞中，离子间距为体对角线的1/2，即(A²⁺半径+B²⁻半径)=(√3a)/2，故a=2×(72+140)pm/√3≈245pm。（3）晶胞体积V=(245×10⁻¹⁰cm)³